JP2003255226A - 投映用レンズ - Google Patents
投映用レンズInfo
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- JP2003255226A JP2003255226A JP2002058600A JP2002058600A JP2003255226A JP 2003255226 A JP2003255226 A JP 2003255226A JP 2002058600 A JP2002058600 A JP 2002058600A JP 2002058600 A JP2002058600 A JP 2002058600A JP 2003255226 A JP2003255226 A JP 2003255226A
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- lens
- projection
- group
- optical axis
- lens group
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/22—Telecentric objectives or lens systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 後玉径の小型化が可能であり、投映画像の照
度ムラが小さい投映用レンズを提供する。 【解決手段】 投映用ズームレンズ１０は、第１レンズ
群Ｇ１１〜第４レンズ群Ｇ１４、平行平面ガラス２５か
ら構成されている。第２レンズ群Ｇ１２と第３レンズ群
Ｇ１３の間には、投映光軸Ｌ１から垂直方向に偏心した
絞りＳ１が設けられている。絞りＳ１によって、パネル
側からの出射光線が傾けられ、各像高における出射光線
が平行となり、照度ムラの小さい投映描写が可能とな
る。
度ムラが小さい投映用レンズを提供する。 【解決手段】 投映用ズームレンズ１０は、第１レンズ
群Ｇ１１〜第４レンズ群Ｇ１４、平行平面ガラス２５か
ら構成されている。第２レンズ群Ｇ１２と第３レンズ群
Ｇ１３の間には、投映光軸Ｌ１から垂直方向に偏心した
絞りＳ１が設けられている。絞りＳ１によって、パネル
側からの出射光線が傾けられ、各像高における出射光線
が平行となり、照度ムラの小さい投映描写が可能とな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投映画像の照度ム
ラを抑え、後玉径の小型化が可能な投映用レンズに関す
るものである。
ラを抑え、後玉径の小型化が可能な投映用レンズに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】画像表示パネルとして、ディジタル・マ
イクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）と呼ばれる反射型表
示素子を用いたプロジェクタが知られている。ＤＭＤ
は、マトリクス状に敷き詰められた多数のマイクロミラ
ーを備え、各マイクロミラーの反射角度を変えることで
１画素の輝度を調節している。
イクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）と呼ばれる反射型表
示素子を用いたプロジェクタが知られている。ＤＭＤ
は、マトリクス状に敷き詰められた多数のマイクロミラ
ーを備え、各マイクロミラーの反射角度を変えることで
１画素の輝度を調節している。
【０００３】１枚のＤＭＤを備えた単板式ＤＭＤプロジ
ェクタには、大きく２つのタイプがある。その１つ目
は、投映光軸と照明光軸が直交する位置にプリズムが設
けられ、投映光軸上のプリズムとＤＭＤの間で、照明光
路と投映光路とが一致する光路一致型である。２つ目は
照明光路と投映光路がＤＭＤの画像形成面に対して対称
に設けられ、投映光が投映用レンズに斜めに入射する光
路不一致型である。
ェクタには、大きく２つのタイプがある。その１つ目
は、投映光軸と照明光軸が直交する位置にプリズムが設
けられ、投映光軸上のプリズムとＤＭＤの間で、照明光
路と投映光路とが一致する光路一致型である。２つ目は
照明光路と投映光路がＤＭＤの画像形成面に対して対称
に設けられ、投映光が投映用レンズに斜めに入射する光
路不一致型である。
【０００４】前者の光路一致型における投映用レンズ
は、投映光軸上のＤＭＤとの間にプリズムがあるため、
長いバックフォーカスを必要とする。また、ＤＭＤから
出射されるテレセントリックな投映光を高輝度かつ均一
に投射するために、投映用レンズの入射瞳を大きくして
パネル側のテレセントリック特性を高めている。
は、投映光軸上のＤＭＤとの間にプリズムがあるため、
長いバックフォーカスを必要とする。また、ＤＭＤから
出射されるテレセントリックな投映光を高輝度かつ均一
に投射するために、投映用レンズの入射瞳を大きくして
パネル側のテレセントリック特性を高めている。
【０００５】一方、後者の光路不一致型はプリズムが不
要となるため、軽量化やコンパクト化、低価格化が考慮
されたプロジェクタに採用される。光路不一致型ではＤ
ＭＤからの出射光が投映光軸に対して斜めに傾くため、
光路一致型に比べて投映輝度が低くなり、また投映画像
にケラレや照度ムラを生じさせる欠点がある。
要となるため、軽量化やコンパクト化、低価格化が考慮
されたプロジェクタに採用される。光路不一致型ではＤ
ＭＤからの出射光が投映光軸に対して斜めに傾くため、
光路一致型に比べて投映輝度が低くなり、また投映画像
にケラレや照度ムラを生じさせる欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、光路不一致型
の欠点を改善するときに、入射瞳をさらに大きくするこ
とでＤＭＤからの出射光と投映光軸の傾きを小さくしよ
うとすると、入射瞳の確保に伴う後玉径の大型化が避け
られず、軽量性、コンパクト性、低価格性が損なわれる
という問題がある。また、入射瞳の大型化に伴い、倍率
色収差や歪曲収差といった横収差の増大を招き、光学性
能を向上させることができないという問題が生じる。特
に、単板式プロジェクタは、三板式のものと異なり、Ｒ
ＧＢ三原色画像の色ズレをパネル調整によって補正でき
ないため、投映用レンズに高いパフォーマンスが要求さ
れる。
の欠点を改善するときに、入射瞳をさらに大きくするこ
とでＤＭＤからの出射光と投映光軸の傾きを小さくしよ
うとすると、入射瞳の確保に伴う後玉径の大型化が避け
られず、軽量性、コンパクト性、低価格性が損なわれる
という問題がある。また、入射瞳の大型化に伴い、倍率
色収差や歪曲収差といった横収差の増大を招き、光学性
能を向上させることができないという問題が生じる。特
に、単板式プロジェクタは、三板式のものと異なり、Ｒ
ＧＢ三原色画像の色ズレをパネル調整によって補正でき
ないため、投映用レンズに高いパフォーマンスが要求さ
れる。
【０００７】本発明は、上記問題点を考慮してなされた
もので、上記光路不一致型のように投映光学系に対する
入射光が傾いたプロジェクタに好適であり、後玉径を小
さく維持するとともに、光学性能の向上を実現した投映
用レンズを提供することを目的とする。
もので、上記光路不一致型のように投映光学系に対する
入射光が傾いたプロジェクタに好適であり、後玉径を小
さく維持するとともに、光学性能の向上を実現した投映
用レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の投映用レンズは、照明光が画像表示
パネルに照射されて作り出された投映光をスクリーンに
向けて拡大投射するためのレンズであって、投映光軸か
ら垂直方向に偏心した絞りを設けたことを特徴とするも
のである。
に、請求項１記載の投映用レンズは、照明光が画像表示
パネルに照射されて作り出された投映光をスクリーンに
向けて拡大投射するためのレンズであって、投映光軸か
ら垂直方向に偏心した絞りを設けたことを特徴とするも
のである。
【０００９】絞りを偏心させると、パネル上の特定光点
から出射される光の上光線と下光線は、その出射方向が
投映光軸に対して非対称となり、出射光線が投映光軸に
対して傾けられる。その結果、パネル上の各点から出射
する光線が平行になって投映系に入射し、明るさにムラ
のない投映光が投射される。これにより、投映画像の照
度ムラが小さくなるとともに、テレセントリック性確保
のために入射瞳を大きくする必要がなくなり、後玉の小
型化と光学性能の向上が実現できる。
から出射される光の上光線と下光線は、その出射方向が
投映光軸に対して非対称となり、出射光線が投映光軸に
対して傾けられる。その結果、パネル上の各点から出射
する光線が平行になって投映系に入射し、明るさにムラ
のない投映光が投射される。これにより、投映画像の照
度ムラが小さくなるとともに、テレセントリック性確保
のために入射瞳を大きくする必要がなくなり、後玉の小
型化と光学性能の向上が実現できる。
【００１０】請求項２記載の投映用レンズは、偏心絞り
による高性能な投映描写に好適な光学系を規定するもの
である。その構成は、フォーカス時に第１群が光軸上で
進退し、変倍時の全長が固定された４群以上のズーム光
学系からなり、前記第１群にはパネル側に凹面を向けた
凹メニスカスレンズが設けられており、第４群以降に凹
レンズと凸レンズの接合レンズがスクリーン側に凹面を
向けて設け、この接合レンズの後列に少なくとも２枚の
凸レンズが設けられられている。偏心絞りは第２群と第
３群の間に配置されており、広角端における光学系全体
の焦点距離をｆ w 、第２群、第３群の焦点距離をそれぞ
れｆ2 、ｆ3 としたときに以下の条件を満たすことを特
徴とするものである。 １）１．０＜ｆ2 ／ｆw ＜１．６ ２）３．６＜ｆ3 ／ｆw ＜６．２
による高性能な投映描写に好適な光学系を規定するもの
である。その構成は、フォーカス時に第１群が光軸上で
進退し、変倍時の全長が固定された４群以上のズーム光
学系からなり、前記第１群にはパネル側に凹面を向けた
凹メニスカスレンズが設けられており、第４群以降に凹
レンズと凸レンズの接合レンズがスクリーン側に凹面を
向けて設け、この接合レンズの後列に少なくとも２枚の
凸レンズが設けられられている。偏心絞りは第２群と第
３群の間に配置されており、広角端における光学系全体
の焦点距離をｆ w 、第２群、第３群の焦点距離をそれぞ
れｆ2 、ｆ3 としたときに以下の条件を満たすことを特
徴とするものである。 １）１．０＜ｆ2 ／ｆw ＜１．６ ２）３．６＜ｆ3 ／ｆw ＜６．２
【００１１】上記１）の条件式の範囲外の値をとる光学
系では、サジタル面の像湾曲、色収差が増大してその補
正が困難となる。特に下限を下回ることは第２群のパワ
ーが強くなることを意味しており、横収差が増大する。
また、上限を上回ると変倍による収差変動が大きくな
り、安定した光学性能が得られなくなる。
系では、サジタル面の像湾曲、色収差が増大してその補
正が困難となる。特に下限を下回ることは第２群のパワ
ーが強くなることを意味しており、横収差が増大する。
また、上限を上回ると変倍による収差変動が大きくな
り、安定した光学性能が得られなくなる。
【００１２】上記２）式の下限を下回ることは第３群の
パワーが強くなることを意味しており、球面収差及び横
収差が増大して、これらを抑えることが困難になる。上
記２）式の上限を上回ると、変倍動作におけるレンズ移
動量の増大による光学系の肥大化、変倍に伴う収差変動
の増大、軸上色収差の増大が伴う。
パワーが強くなることを意味しており、球面収差及び横
収差が増大して、これらを抑えることが困難になる。上
記２）式の上限を上回ると、変倍動作におけるレンズ移
動量の増大による光学系の肥大化、変倍に伴う収差変動
の増大、軸上色収差の増大が伴う。
【００１３】請求項３記載の投映用レンズは、有効像円
上で前記画像表示パネルから出射される光線のうち、上
光線と下光線の投映光軸に対する傾角の平均値を平均出
射傾角θとして定義し、広角端から望遠端に渡る平均出
射傾角θの許容範囲を規定したものである。θが２°よ
りも小さいと、テレセントリック投映系の欠点が現れて
くるので、後玉径の小型化や性能向上が十分でなくな
る。また、θが９°よりも大きいと絞りの偏心量が大き
くなり過ぎて、上光線や下光線の入射高が高くなり、横
収差が増大してしまう。
上で前記画像表示パネルから出射される光線のうち、上
光線と下光線の投映光軸に対する傾角の平均値を平均出
射傾角θとして定義し、広角端から望遠端に渡る平均出
射傾角θの許容範囲を規定したものである。θが２°よ
りも小さいと、テレセントリック投映系の欠点が現れて
くるので、後玉径の小型化や性能向上が十分でなくな
る。また、θが９°よりも大きいと絞りの偏心量が大き
くなり過ぎて、上光線や下光線の入射高が高くなり、横
収差が増大してしまう。
【００１４】
【実施例】（実施例１）図１において、投映用ズームレ
ンズ１０は、スクリーン側から順に第１レンズ群Ｇ１１
〜第４レンズ群Ｇ１４をなす計１４枚のレンズと平行平
面ガラス２５とによって構成される。第２レンズ群Ｇ１
２と第３レンズ群Ｇ１３の間には絞りＳ１が設けられて
いる。投映用ズームレンズ１０のレンズデータを以下に
示す。
ンズ１０は、スクリーン側から順に第１レンズ群Ｇ１１
〜第４レンズ群Ｇ１４をなす計１４枚のレンズと平行平
面ガラス２５とによって構成される。第２レンズ群Ｇ１
２と第３レンズ群Ｇ１３の間には絞りＳ１が設けられて
いる。投映用ズームレンズ１０のレンズデータを以下に
示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】なお表中では、最もスクリーンに近い屈折
面から順に面番号ｉを付しており、ｄ線（波長５８７．
６ｎｍ）に対する屈折率が示された番号の屈折面とその
次の屈折面とによって１つの光学要素が構成される。面
間隔ｄは対応する番号の屈折面と次の屈折面とのレンズ
厚みもしくは空気間隔（単位ｍｍ）を示している。これ
らは後述する他の実施例についても同様である。なお最
終面の面間隔は平行平面ガラスからパネル面までの距離
である。
面から順に面番号ｉを付しており、ｄ線（波長５８７．
６ｎｍ）に対する屈折率が示された番号の屈折面とその
次の屈折面とによって１つの光学要素が構成される。面
間隔ｄは対応する番号の屈折面と次の屈折面とのレンズ
厚みもしくは空気間隔（単位ｍｍ）を示している。これ
らは後述する他の実施例についても同様である。なお最
終面の面間隔は平行平面ガラスからパネル面までの距離
である。
【００１７】第１レンズ群Ｇ１１は、スクリーン側に凸
面を向けた凸メニスカスレンズ１１、パネル面側に凹面
を向けた凹メニスカスレンズ１２、凹レンズ１３の計３
枚のレンズで構成される。第２レンズ群Ｇ１２は、パネ
ル面側に凸面を向けた凸メニスカスレンズ１４とスクリ
ーン側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ１５の接合レ
ンズと、凸レンズ１６で構成される。第３レンズ群Ｇ１
３は、凹レンズ１７と凸レンズ１８の接合レンズで構成
される。第４レンズ群Ｇ１４は、凹レンズ１９、パネル
面側に凸面を向けた凸メニスカスレンズ２０、凹レンズ
２１と凸レンズ２２の接合レンズ、パネル面側に凸面を
向けた凸メニスカスレンズ２３と凸レンズ２４で構成さ
れる。凹レンズ２１と凸レンズ２２の接合レンズはその
凹面をスクリーン側に向けて配置されている。
面を向けた凸メニスカスレンズ１１、パネル面側に凹面
を向けた凹メニスカスレンズ１２、凹レンズ１３の計３
枚のレンズで構成される。第２レンズ群Ｇ１２は、パネ
ル面側に凸面を向けた凸メニスカスレンズ１４とスクリ
ーン側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ１５の接合レ
ンズと、凸レンズ１６で構成される。第３レンズ群Ｇ１
３は、凹レンズ１７と凸レンズ１８の接合レンズで構成
される。第４レンズ群Ｇ１４は、凹レンズ１９、パネル
面側に凸面を向けた凸メニスカスレンズ２０、凹レンズ
２１と凸レンズ２２の接合レンズ、パネル面側に凸面を
向けた凸メニスカスレンズ２３と凸レンズ２４で構成さ
れる。凹レンズ２１と凸レンズ２２の接合レンズはその
凹面をスクリーン側に向けて配置されている。
【００１８】投映用ズームレンズ１０は、フォーカス時
にｄ6 が変化して第１レンズ群Ｇ１１が投映光軸Ｌ１に
沿ってスクリーン側とパネル面側とに進退する。第１レ
ンズ群Ｇ１以外の他のレンズ群は固定される。変倍時に
おいては、ｄ11，ｄ15が変化して第２レンズ群Ｇ１２、
絞りＳ１、第３レンズ群Ｇ１３が投映光軸Ｌ１に沿って
移動する。絞りＳ１と第３レンズ群Ｇ１３は一体となっ
て移動する。絞りＳ１は投映光軸Ｌ１に対して垂直方向
に偏心しており、絞りＳ１の開口中心から光軸Ｌ１まで
の距離ｈ1 を絞り偏心量として示している。投射距離を
無限遠とした時の広角端、標準、望遠端における全系の
焦点距離、Ｆナンバー、可変面間隔を表２に示す。
にｄ6 が変化して第１レンズ群Ｇ１１が投映光軸Ｌ１に
沿ってスクリーン側とパネル面側とに進退する。第１レ
ンズ群Ｇ１以外の他のレンズ群は固定される。変倍時に
おいては、ｄ11，ｄ15が変化して第２レンズ群Ｇ１２、
絞りＳ１、第３レンズ群Ｇ１３が投映光軸Ｌ１に沿って
移動する。絞りＳ１と第３レンズ群Ｇ１３は一体となっ
て移動する。絞りＳ１は投映光軸Ｌ１に対して垂直方向
に偏心しており、絞りＳ１の開口中心から光軸Ｌ１まで
の距離ｈ1 を絞り偏心量として示している。投射距離を
無限遠とした時の広角端、標準、望遠端における全系の
焦点距離、Ｆナンバー、可変面間隔を表２に示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】本実施例において、投射距離無限遠時のレ
ンズ系全長ｌinf 、絞り偏心量ｈ1、第１群Ｇ１１〜第
４レンズ群Ｇ１４の焦点距離ｆ1 〜ｆ4 、広角端におけ
る全系の合成焦点距離ｆw はそれぞれ ｌinf ＝１３９．５ｍｍ ｈ1 ＝４．５ｍｍ ｆ1 ＝−３４．９７ｍｍ ｆ2 ＝３７．２４ｍｍ ｆ3 ＝１２５．９１ｍｍ ｆ4 ＝４９．０３ｍｍ ｆw ＝２８．５８ｍｍ である。また、各群の焦点距離とｆw の比の値は、 ｆ1 ／ｆw ＝−１．２２ ｆ2 ／ｆw ＝１．３０ ｆ3 ／ｆw ＝４．４１ ｆ4 ／ｆw ＝１．７２ であり、本発明の特徴値ｆ2 ／ｆw 、ｆ3 ／ｆw はそれ
ぞれ条件式 １）１．０＜ｆ2 ／ｆw ＜１．６ ２）３．６＜ｆ3 ／ｆw ＜６．２ をそれぞれ満たす。
ンズ系全長ｌinf 、絞り偏心量ｈ1、第１群Ｇ１１〜第
４レンズ群Ｇ１４の焦点距離ｆ1 〜ｆ4 、広角端におけ
る全系の合成焦点距離ｆw はそれぞれ ｌinf ＝１３９．５ｍｍ ｈ1 ＝４．５ｍｍ ｆ1 ＝−３４．９７ｍｍ ｆ2 ＝３７．２４ｍｍ ｆ3 ＝１２５．９１ｍｍ ｆ4 ＝４９．０３ｍｍ ｆw ＝２８．５８ｍｍ である。また、各群の焦点距離とｆw の比の値は、 ｆ1 ／ｆw ＝−１．２２ ｆ2 ／ｆw ＝１．３０ ｆ3 ／ｆw ＝４．４１ ｆ4 ／ｆw ＝１．７２ であり、本発明の特徴値ｆ2 ／ｆw 、ｆ3 ／ｆw はそれ
ぞれ条件式 １）１．０＜ｆ2 ／ｆw ＜１．６ ２）３．６＜ｆ3 ／ｆw ＜６．２ をそれぞれ満たす。
【００２１】投映用ズームレンズ１０では、絞りＳ１が
投映光軸Ｌ１よりも下側に偏心することで、パネル面上
の光点から出射される光線が全体として下向きに傾けら
れる。図２に示すように、画像表示パネルＰ１から出射
される光のうち、上光線Ｒ１と下光線Ｒ２が投映光軸Ｌ
１となす角をそれぞれα、βとし、 θ＝（α＋β）／２ として求められるθを平均出射傾角θと定義する。この
平均出射傾角θは、本明細書においてパネル面から出射
される光の傾きを表す尺度として使用している。なお、
θを求めるにあたっては、投映光軸を境に子午面を２つ
の領域に分けたとき、偏心絞りの中心が位置する領域に
向かう出射光線の傾角を正としている。すなわち、投映
光軸Ｌ１よりも上向きの出射角度を負の傾角、下向きの
出射角度を正の傾角としており、θがαとβの算術平均
として求められるように定めてある。以下に、各像高に
おける平均出射傾角θの値を示す。
投映光軸Ｌ１よりも下側に偏心することで、パネル面上
の光点から出射される光線が全体として下向きに傾けら
れる。図２に示すように、画像表示パネルＰ１から出射
される光のうち、上光線Ｒ１と下光線Ｒ２が投映光軸Ｌ
１となす角をそれぞれα、βとし、 θ＝（α＋β）／２ として求められるθを平均出射傾角θと定義する。この
平均出射傾角θは、本明細書においてパネル面から出射
される光の傾きを表す尺度として使用している。なお、
θを求めるにあたっては、投映光軸を境に子午面を２つ
の領域に分けたとき、偏心絞りの中心が位置する領域に
向かう出射光線の傾角を正としている。すなわち、投映
光軸Ｌ１よりも上向きの出射角度を負の傾角、下向きの
出射角度を正の傾角としており、θがαとβの算術平均
として求められるように定めてある。以下に、各像高に
おける平均出射傾角θの値を示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】ここで表中の有効像円φとは、画像表示パ
ネルＰ１の画面中心と投映光軸Ｌ１とが一致した系以外
に、画像表示パネルＰ１が投映光軸Ｌ１上にない系の光
学性能評価に用いる広義の有効像円の直径を意味する。
図３に示すように、画像表示パネルＰ１として反射型表
示素子が用いられ、照明光の入射光路と投映光の出射光
路とが独立したプロジェクタでは、投映光軸Ｌ１から表
示素子の端部までの距離を半径とする円を有効像円と
し、表示素子からの出射光線を有効像円から出射する軸
対称な光束の一部とみなして投映光学系Ａ１の性能評価
を行っている。
ネルＰ１の画面中心と投映光軸Ｌ１とが一致した系以外
に、画像表示パネルＰ１が投映光軸Ｌ１上にない系の光
学性能評価に用いる広義の有効像円の直径を意味する。
図３に示すように、画像表示パネルＰ１として反射型表
示素子が用いられ、照明光の入射光路と投映光の出射光
路とが独立したプロジェクタでは、投映光軸Ｌ１から表
示素子の端部までの距離を半径とする円を有効像円と
し、表示素子からの出射光線を有効像円から出射する軸
対称な光束の一部とみなして投映光学系Ａ１の性能評価
を行っている。
【００２４】上表に見られるように、平均出射傾角θ
は、広角時、標準時、望遠時いずれにおいても、本発明
の特徴式 ３）２°＜θ＜９° を満たしている。また、平均出射傾角θの各像高におけ
るバラツキは０．９度〜１．５度以内に抑えられてお
り、有効像円からの出射光線は軸上から軸外に渡ってほ
ぼ平行になっている。
は、広角時、標準時、望遠時いずれにおいても、本発明
の特徴式 ３）２°＜θ＜９° を満たしている。また、平均出射傾角θの各像高におけ
るバラツキは０．９度〜１．５度以内に抑えられてお
り、有効像円からの出射光線は軸上から軸外に渡ってほ
ぼ平行になっている。
【００２５】図４と図５に広角時と望遠時の収差図をそ
れぞれ示す。各図（ａ）は、各像高における収差量を表
し、破線、実線、一点鎖線で示す曲線はそれぞれ波長６
２０ｎｍ、５５０ｎｍ、４４０ｎｍの光線についての球
面収差である。各図（ｂ）は、図中Ｓ、Ｔで示す曲線が
それぞれサジタル像面、タンジェンシャル像面における
収差を各画角について示したものである。各図（ｃ）は
歪曲収差を示している。これらは後述する他の実施例に
おいても同様である。各収差図より諸収差が良好に補正
されていることがわかる。
れぞれ示す。各図（ａ）は、各像高における収差量を表
し、破線、実線、一点鎖線で示す曲線はそれぞれ波長６
２０ｎｍ、５５０ｎｍ、４４０ｎｍの光線についての球
面収差である。各図（ｂ）は、図中Ｓ、Ｔで示す曲線が
それぞれサジタル像面、タンジェンシャル像面における
収差を各画角について示したものである。各図（ｃ）は
歪曲収差を示している。これらは後述する他の実施例に
おいても同様である。各収差図より諸収差が良好に補正
されていることがわかる。
【００２６】（実施例２）図６において、投映用ズーム
レンズ３０は、スクリーン側から順に第１レンズ群Ｇ３
１〜第５レンズ群Ｇ３５をなす計１５枚のレンズと平行
ガラス４６とによって構成されている。第２レンズ群Ｇ
３２と第３レンズ群Ｇ３３の間には絞りＳ２が設けられ
ている。投映用ズームレンズ３０のレンズデータを以下
に示す。
レンズ３０は、スクリーン側から順に第１レンズ群Ｇ３
１〜第５レンズ群Ｇ３５をなす計１５枚のレンズと平行
ガラス４６とによって構成されている。第２レンズ群Ｇ
３２と第３レンズ群Ｇ３３の間には絞りＳ２が設けられ
ている。投映用ズームレンズ３０のレンズデータを以下
に示す。
【００２７】
【表４】
【００２８】第１レンズ群Ｇ３１は、パネル面側に凹面
を向けた凹メニスカスレンズ３１、凸レンズ３２、パネ
ル面側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ３３、スクリ
ーン側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ３４の計４枚
のレンズで構成される。第２レンズ群Ｇ３２は、パネル
面側に凸面を向けた凸メニスカスレンズ３５とスクリー
ン側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ３６の接合レン
ズと、凸レンズ３７で構成される。第３レンズ群Ｇ３３
は、凹レンズ３８と凸レンズ３９の接合レンズで構成さ
れる。第４レンズ群Ｇ３４は、凹レンズ４０、凸レンズ
４１、凹レンズ４２と凸レンズ４３の接合レンズ、凸レ
ンズ４４で構成される。第５レンズ群Ｇ３５は凸レンズ
４５からなる。
を向けた凹メニスカスレンズ３１、凸レンズ３２、パネ
ル面側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ３３、スクリ
ーン側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ３４の計４枚
のレンズで構成される。第２レンズ群Ｇ３２は、パネル
面側に凸面を向けた凸メニスカスレンズ３５とスクリー
ン側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ３６の接合レン
ズと、凸レンズ３７で構成される。第３レンズ群Ｇ３３
は、凹レンズ３８と凸レンズ３９の接合レンズで構成さ
れる。第４レンズ群Ｇ３４は、凹レンズ４０、凸レンズ
４１、凹レンズ４２と凸レンズ４３の接合レンズ、凸レ
ンズ４４で構成される。第５レンズ群Ｇ３５は凸レンズ
４５からなる。
【００２９】投映用ズームレンズ３０は、フォーカス時
にｄ8 が変化して、第１レンズ群Ｇ３１のみが投映光軸
Ｌ２に沿ってスクリーン側とパネル側とに進退し、他の
レンズ群は固定される。変倍時においては、ｄ14，
ｄ17，ｄ26が変化し、第２レンズ群Ｇ３２、絞りＳ２、
第３レンズ群Ｇ３３が光軸Ｌ２に沿って移動する。第２
レンズ群Ｇ３２と絞りＳ２は一体となって移動する。以
下に、投映距離無限遠時の広角端、標準、望遠端におけ
る全系の焦点距離、Ｆナンバー、可変面間隔を示す。
にｄ8 が変化して、第１レンズ群Ｇ３１のみが投映光軸
Ｌ２に沿ってスクリーン側とパネル側とに進退し、他の
レンズ群は固定される。変倍時においては、ｄ14，
ｄ17，ｄ26が変化し、第２レンズ群Ｇ３２、絞りＳ２、
第３レンズ群Ｇ３３が光軸Ｌ２に沿って移動する。第２
レンズ群Ｇ３２と絞りＳ２は一体となって移動する。以
下に、投映距離無限遠時の広角端、標準、望遠端におけ
る全系の焦点距離、Ｆナンバー、可変面間隔を示す。
【００３０】
【表５】
【００３１】本実施例において、投射距離無限遠時のレ
ンズ系全長ｌinf 、絞り偏心量ｈ2、第１レンズ群Ｇ３
１〜第４レンズ群Ｇ３５の焦点距離ｆ1 〜ｆ5 、広角端
における全系の焦点距離ｆw はそれぞれ ｌinf ＝１５１．５ｍｍ ｈ2 ＝５．３０ｍｍ ｆ1 ＝−３６．６１ｍｍ ｆ2 ＝４２．００ｍｍ ｆ3 ＝１０６．２２ｍｍ ｆ4 ＝−３３７．８３ｍｍ ｆ5 ＝６８．０５ｍｍ ｆw ＝２８．６１ｍｍ である。また、各レンズ群の焦点距離とｆw の比は、 ｆ1 ／ｆw ＝−１．２８ ｆ2 ／ｆw ＝１．４７ ｆ3 ／ｆw ＝３．７１ ｆ4 ／ｆw ＝−１１．８１ ｆ5 ／ｆw ＝２．３８ であり、本発明の特徴値ｆ2 ／ｆw 、ｆ3 ／ｆw はそれ
ぞれ条件式 １）１．０＜ｆ2 ／ｆw ＜１．６ ２）３．６＜ｆ3 ／ｆw ＜６．２ を満たしている。
ンズ系全長ｌinf 、絞り偏心量ｈ2、第１レンズ群Ｇ３
１〜第４レンズ群Ｇ３５の焦点距離ｆ1 〜ｆ5 、広角端
における全系の焦点距離ｆw はそれぞれ ｌinf ＝１５１．５ｍｍ ｈ2 ＝５．３０ｍｍ ｆ1 ＝−３６．６１ｍｍ ｆ2 ＝４２．００ｍｍ ｆ3 ＝１０６．２２ｍｍ ｆ4 ＝−３３７．８３ｍｍ ｆ5 ＝６８．０５ｍｍ ｆw ＝２８．６１ｍｍ である。また、各レンズ群の焦点距離とｆw の比は、 ｆ1 ／ｆw ＝−１．２８ ｆ2 ／ｆw ＝１．４７ ｆ3 ／ｆw ＝３．７１ ｆ4 ／ｆw ＝−１１．８１ ｆ5 ／ｆw ＝２．３８ であり、本発明の特徴値ｆ2 ／ｆw 、ｆ3 ／ｆw はそれ
ぞれ条件式 １）１．０＜ｆ2 ／ｆw ＜１．６ ２）３．６＜ｆ3 ／ｆw ＜６．２ を満たしている。
【００３２】絞りＳ２が投映光軸Ｌ２から図中下方に
５．３ｍｍ偏心することにより、各像高における平均出
射傾角θは以下の表のとおりとなる。
５．３ｍｍ偏心することにより、各像高における平均出
射傾角θは以下の表のとおりとなる。
【００３３】
【表６】
【００３４】上表に見られるように、平均出射傾角θ
は、広角時、標準時、望遠時いずれにおいても、本発明
の特徴式 ３）２°＜θ＜９° を満たしている。また、平均出射傾角θの各像高におけ
るバラツキは１．１度〜１．７度以内に抑えられ、パネ
ル面からの出射光線がほぼ平行となっていることがわか
る。図７及び図８に広角時と望遠時の収差図をそれぞれ
示す。投映用ズームレンズ３０は、諸収差が良好に補正
されて優れた光学性能を示している。
は、広角時、標準時、望遠時いずれにおいても、本発明
の特徴式 ３）２°＜θ＜９° を満たしている。また、平均出射傾角θの各像高におけ
るバラツキは１．１度〜１．７度以内に抑えられ、パネ
ル面からの出射光線がほぼ平行となっていることがわか
る。図７及び図８に広角時と望遠時の収差図をそれぞれ
示す。投映用ズームレンズ３０は、諸収差が良好に補正
されて優れた光学性能を示している。
【００３５】（実施例３）図９において、投映用ズーム
レンズ５０は、スクリーン側から順に第１レンズ群Ｇ５
１〜第５レンズ群Ｇ５５をなす計１５枚のレンズと平行
ガラス６６とによって構成されている。第２レンズ群Ｇ
５２と第３レンズ群Ｇ５３の間には絞りＳ３が設けられ
ている。投映用ズームレンズ５０のレンズデータを以下
に示す。
レンズ５０は、スクリーン側から順に第１レンズ群Ｇ５
１〜第５レンズ群Ｇ５５をなす計１５枚のレンズと平行
ガラス６６とによって構成されている。第２レンズ群Ｇ
５２と第３レンズ群Ｇ５３の間には絞りＳ３が設けられ
ている。投映用ズームレンズ５０のレンズデータを以下
に示す。
【００３６】
【表７】
【００３７】第１レンズ群Ｇ５１は、パネル面側に凹面
を向けた凹メニスカスレンズ５１、凸レンズ５２、パネ
ル面側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ５３、凹レン
ズ５４の計４枚のレンズで構成される。第２レンズ群Ｇ
５２は、パネル面側に凸面を向けた凸メニスカスレンズ
５５とスクリーン側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ
５６の接合レンズと、凸レンズ５７で構成される。第３
レンズ群Ｇ５３は、凹レンズ５８と凸レンズ５９の接合
レンズで構成される。第４レンズ群Ｇ５４は、凹レンズ
６０と凸レンズ６１の接合レンズからなる。第５レンズ
群Ｇ５５は、凹レンズ６２と凸レンズ６３の接合レン
ズ、凸レンズ６４、凸レンズ６５で構成されている。
を向けた凹メニスカスレンズ５１、凸レンズ５２、パネ
ル面側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ５３、凹レン
ズ５４の計４枚のレンズで構成される。第２レンズ群Ｇ
５２は、パネル面側に凸面を向けた凸メニスカスレンズ
５５とスクリーン側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ
５６の接合レンズと、凸レンズ５７で構成される。第３
レンズ群Ｇ５３は、凹レンズ５８と凸レンズ５９の接合
レンズで構成される。第４レンズ群Ｇ５４は、凹レンズ
６０と凸レンズ６１の接合レンズからなる。第５レンズ
群Ｇ５５は、凹レンズ６２と凸レンズ６３の接合レン
ズ、凸レンズ６４、凸レンズ６５で構成されている。
【００３８】投映用ズームレンズ５０は、フォーカス時
にｄ8 が変化して、第１レンズ群Ｇ５１が光軸Ｌ３上を
移動し、他のレンズ群は固定される。変倍時において
は、ｄ 13，ｄ17，ｄ20が変化して第２レンズ群Ｇ５２、
絞りＳ３、第３レンズ群Ｇ５３、第４レンズ群Ｇ５４が
光軸Ｌ３に沿って移動する。第３レンズ群Ｇ５３と絞り
Ｓ３は一体となって移動する。投映距離無限遠時の広角
端、標準、望遠端における全系の焦点距離、Ｆナンバ
ー、可変面間隔を示す。
にｄ8 が変化して、第１レンズ群Ｇ５１が光軸Ｌ３上を
移動し、他のレンズ群は固定される。変倍時において
は、ｄ 13，ｄ17，ｄ20が変化して第２レンズ群Ｇ５２、
絞りＳ３、第３レンズ群Ｇ５３、第４レンズ群Ｇ５４が
光軸Ｌ３に沿って移動する。第３レンズ群Ｇ５３と絞り
Ｓ３は一体となって移動する。投映距離無限遠時の広角
端、標準、望遠端における全系の焦点距離、Ｆナンバ
ー、可変面間隔を示す。
【００３９】
【表８】
【００４０】本実施例において、投射距離無限遠時のレ
ンズ系全長ｌinf 、絞り偏心量ｈ3、第１レンズ群Ｇ５
１〜第５レンズ群Ｇ５５の焦点距離ｆ1 〜ｆ5 、広角端
における全系の焦点距離ｆw はそれぞれ ｌinf ＝１３４．４ｍｍ ｈ3 ＝５．５０ｍｍ ｆ1 ＝−３８．１８ｍｍ ｆ2 ＝３２．０２ｍｍ ｆ3 ＝１６９．８３ｍｍ ｆ4 ＝−５２．０８ｍｍ ｆ5 ＝３８．３８ｍｍ ｆw ＝２８．６２ｍｍ である。また、各群の焦点距離とｆw の比の値はそれぞ
れ ｆ1 ／ｆw ＝−１．３３ ｆ2 ／ｆw ＝１．１２ ｆ3 ／ｆw ＝５．９３ ｆ4 ／ｆw ＝−１．８２ ｆ5 ／ｆw ＝１．３４ であり、条件式 １）１．０＜ｆ2 ／ｆw ＜１．６ ２）３．６＜ｆ3 ／ｆw ＜６．２ をそれぞれ満たす。
ンズ系全長ｌinf 、絞り偏心量ｈ3、第１レンズ群Ｇ５
１〜第５レンズ群Ｇ５５の焦点距離ｆ1 〜ｆ5 、広角端
における全系の焦点距離ｆw はそれぞれ ｌinf ＝１３４．４ｍｍ ｈ3 ＝５．５０ｍｍ ｆ1 ＝−３８．１８ｍｍ ｆ2 ＝３２．０２ｍｍ ｆ3 ＝１６９．８３ｍｍ ｆ4 ＝−５２．０８ｍｍ ｆ5 ＝３８．３８ｍｍ ｆw ＝２８．６２ｍｍ である。また、各群の焦点距離とｆw の比の値はそれぞ
れ ｆ1 ／ｆw ＝−１．３３ ｆ2 ／ｆw ＝１．１２ ｆ3 ／ｆw ＝５．９３ ｆ4 ／ｆw ＝−１．８２ ｆ5 ／ｆw ＝１．３４ であり、条件式 １）１．０＜ｆ2 ／ｆw ＜１．６ ２）３．６＜ｆ3 ／ｆw ＜６．２ をそれぞれ満たす。
【００４１】絞りＳ３が投映光軸Ｌ３から５．５ｍｍ偏
心することにより、各像高における平均出射傾角θは以
下の表のとおりとなる。
心することにより、各像高における平均出射傾角θは以
下の表のとおりとなる。
【００４２】
【表９】
【００４３】上表に見られるように、平均出射傾角θ
は、広角時、標準時、望遠時いずれにおいても、本発明
の特徴式 ３）２°＜θ＜９° を満たしている。また、平均出射傾角θの各像高におけ
るバラツキは１．７度〜２．５度以内に抑えられ、パネ
ル面からの出射光線がほぼ平行となっている。図１０及
び図１１に示す広角時と望遠時の収差図より、諸収差が
良好に補正されていることがわかる。
は、広角時、標準時、望遠時いずれにおいても、本発明
の特徴式 ３）２°＜θ＜９° を満たしている。また、平均出射傾角θの各像高におけ
るバラツキは１．７度〜２．５度以内に抑えられ、パネ
ル面からの出射光線がほぼ平行となっている。図１０及
び図１１に示す広角時と望遠時の収差図より、諸収差が
良好に補正されていることがわかる。
【００４４】なお、本発明はＤＭＤプロジェクタに限ら
れず、画像表示パネルとして液晶表示素子（ＬＣＤ）な
どの他のデバイスを用いたプロジェクタに用いてもよ
い。
れず、画像表示パネルとして液晶表示素子（ＬＣＤ）な
どの他のデバイスを用いたプロジェクタに用いてもよ
い。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、本発明の投映用レンズに
よれば、投映光軸に対して垂直方向に偏心した絞りを設
けたので、有効像円からの出射光線が軸上から軸外に渡
って平行となって傾けられ、照度ムラの小さい投映描写
が可能となる。よって、後玉径の小型化、光学性能の向
上が実現でき、低コストで質の良い投映用レンズを提供
できる。
よれば、投映光軸に対して垂直方向に偏心した絞りを設
けたので、有効像円からの出射光線が軸上から軸外に渡
って平行となって傾けられ、照度ムラの小さい投映描写
が可能となる。よって、後玉径の小型化、光学性能の向
上が実現でき、低コストで質の良い投映用レンズを提供
できる。
【図１】望遠端、広角端における第１実施例のレンズ構
成図である。
成図である。
【図２】平均出射傾角θの説明図である。
【図３】有効像円の説明図である。
【図４】広角端における（ａ）球面収差図、（ｂ）非点
収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
【図５】望遠端における（ａ）球面収差図、（ｂ）非点
収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
【図６】望遠端、広角端における第２実施例のレンズ構
成図である。
成図である。
【図７】広角端における（ａ）球面収差図、（ｂ）非点
収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
【図８】望遠端における（ａ）球面収差図、（ｂ）非点
収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
【図９】望遠端、広角端における第３実施例のレンズ構
成図である。
成図である。
【図１０】広角端における（ａ）球面収差図、（ｂ）非
点収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
点収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
【図１１】望遠端における（ａ）球面収差図、（ｂ）非
点収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
点収差図、（ｃ）歪曲収差図である。
１０，３０，５０ 投映用ズームレンズ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 絞り
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 投映光軸
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小川 潤
東京都港区芝五丁目37番８号 エヌイーシ
ービューテクノロジー株式会社内
Ｆターム(参考） 2H087 KA07 PA11 PA12 PA20 PB14
PB15 QA02 QA07 QA12 QA17
QA21 QA22 QA25 QA26 QA34
QA41 QA45 RA32 RA36 RA42
SA24 SA26 SA29 SA32 SA44
SA46 SA49 SA53 SA55 SA63
SA64 SA72 SA75 SA76 SB04
SB05 SB14 SB23 SB33 SB37
SB45
Claims (3)
- 【請求項１】 画像表示パネルによって照明光から作り
出される投映光をスクリーンに向けて拡大投射するため
の投映用レンズにおいて、 投映光軸に対して垂直方向に偏心した絞りが設けられて
いることを特徴とする投映用レンズ。 - 【請求項２】 フォーカス時に第１群が光軸上で進退
し、変倍時の全長が固定された４群以上のズーム光学系
からなり、前記第１群にはパネル側に凹面を向けた凹メ
ニスカスレンズが設けられており、第４群以降に凹レン
ズと凸レンズの接合レンズがスクリーン側に凹面を向け
て設けられ、前記接合レンズよりもパネル側に少なくと
も２枚の凸レンズが設けられ、前記絞りが第２群と第３
群の間に配置されており、 広角端における光学系全体の焦点距離をｆw 、第２群、
第３群の焦点距離をそれぞれｆ2 、ｆ3 としたときに以
下の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の投映
用レンズ。 １）１．０＜ｆ2 ／ｆw ＜１．６ ２）３．６＜ｆ3 ／ｆw ＜６．２ - 【請求項３】 有効像円上で前記画像表示パネルから出
射される光線のうち、上光線と下光線の投映光軸に対す
る傾角の平均値を平均出射傾角θとしたときに、この平
均出射傾角θが広角端から望遠端に渡って以下の条件式
を満たすことを特徴とする請求項２記載の投映用レン
ズ。 ３）２°＜θ＜９°
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002058600A JP4139606B2 (ja) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | 投映用レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002058600A JP4139606B2 (ja) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | 投映用レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003255226A true JP2003255226A (ja) | 2003-09-10 |
| JP4139606B2 JP4139606B2 (ja) | 2008-08-27 |
Family
ID=28668527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002058600A Expired - Fee Related JP4139606B2 (ja) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | 投映用レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4139606B2 (ja) |
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-
2002
- 2002-03-05 JP JP2002058600A patent/JP4139606B2/ja not_active Expired - Fee Related
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